Владислав Солоухин - Размышления и споры о вирусах

Мы недаром назвали эту главу столь пространно: об онкогенных вирусах, природе рака и... многом другом.

Это действительно так: начав рассказ с гипотезы Борреля о возможной роли вирусов в происхождении рака, мы буквально не можем остановиться, поток событий несет нас и помимо нашей воли заставляет касаться все новых и новых биологических проблем....

Итак, изучение первого, по-своему классического объекта онковирусологии — вируса куриной саркомы, начатое Раусом в 1911 году, привело Темина и Балтимора к открытию обратной транскрипции и нового фермента — ревертазы. Значение этого открытия оказалось столь велико, что мы вынуждены сейчас коснуться проблем, далеко выходящих за рамки и онкологии и вирусологии.

Рис. 10

Со времени выдающегося открытия Уотсона и Крика, то есть с середины 50-х годов нашего века, бесспорной считалась основная догма биологии, согласно которой гены, заключенные в двойной спирали ДНК управляют активностью любой клетки посредством двух процессов: транскрипции, в ходе которой на ДНК, как на матрице, синтезируются молекулы РНК, и последующей трансляции, в ходе которой на РНК, как на матрице, синтезируются молекулы белков. Путь ДНК→РНК→белок казался единственным, незыблемым и универсальным! РНК-содержащие вирусы казались несущественным, хотя и очевидным исключением, о котором не очень-то и задумывались... Никто, однако, не сомневался в том, что наследственная информация у этих вирусов хранится не в ДНК, а в РНК, ну а остальное происходит "почти так же", как у ДНК-содержащих вирусов. Достаточно сравнить репродукцию вируса полиомиелита и гриппа, например, чтобы в этом убедиться.

Рис. 11. Развитие онкогенного РНК-геномного вируса. 1 — внеклеточный онковирус; 2 — проникновение вируса в клетку; 3 — внутриклеточное 'раздевание' онковируса; 4 — транскриптивный комплекс; 5 — двуспиральная вирусная ДНК; 6, 7 — транспорт кольцевой ДНК онковируса в ядро клетки; 8 — интеграция ДНК-транскрипта онковируса в хромосому клетки; 9 — вирусная РНК; 10, 11 — синтез вирусных гликопротеидов на мембранах эндоплазматического ретикулума; 12, 13 — предполагаемый транспорт вирусных гликопротеидов к поверхности клетки в опушенных везикулах; 14 — предполагаемый транспорт вирусных гликопротеидов через аппарат Гольджи; 15 — локализация гликопротеидов на поверхности клетки; 16 — 18 — синтез белков сердцевины онковируса на свободных полирибосомах; 19 — 20 — синтез обратной транскриптазы онковируса на свободных полирибосомах; 21 — транспорт вирусного РНК к поверхности клетки; 22 — формирование онковируса в процессе почкования на поверхности клетки; 23 — внеклеточный онковирус типа А (С); 24 — внеклеточный онковирус типа С; Ц — цитоплазма, П — поры ядерной оболочки, ЯК — ядро клетки, ПО — плазматическая оболочка, Хр — хромосома клетки

В течение первого десятилетия после открытия Теминым и Балтимором обратной транскрипции, то есть до начала 80-х годов, казалось, что этот необычный феномен, укладывающийся в совсем иную формулу: РНК-ДНК-белок, касается только одного из семейств РНК-содержащих вирусов — ретровирусов, где он и был обнаружен, и более никого. Хотя слов нет: семейство это весьма обширно, а представители его заслуживают самого пристального внимания.

В семейство ретровирусов входит три так называевые подсемейства:

1) опухолевые вирусы,

2) вирусы — возбудители некоторых медленных инфекций,

3) так называемые "пенящие" вирусы.

К первому из этих подсемейств относятся возбудители лейкозов и некоторых плотных опухолей млекопитающих, птиц и рептилий, единственный бесспорный (пока!) возбудитель опухолевого процесса у человека (вирус так называемого Т-клеточного лейкоза людей) и агент, вызывающий... СПИД, — ни больше ни меньше! Заметим, однако, что вирус СПИДа обратную транскриптазу содержит, но опухолеродным не является: в отличие от своего близкого собрата — вируса Т-клеточного лейкоза человека — он не трансформирует человеческие лимфоциты, а убивает их.

Ко второму подсемейству относятся возбудители некоторых так называемых медленных инфекций. Мы уже упоминали об их существовании. Само понятие такого рода ввел в науку исландский исследователь В. Сигурдссон в 1954 году, высказав предположение о причине медленной инфекции — скрепи (почесухе овец).

К подсемейству пенящих относятся вирусы, не обладающие онкогенностью, но поражающие многих млекопитающих, включая человека и вызывающие так называемые синцитиеобразующие эффекты, то есть слияние клеток.

Уже из этого краткого перечня вытекает, что обратная транскрипция вовсе не равнозначна злокачественной трансформации. Для всех перечисленных агентов характерно образование ДНК-копии вирусной ДНК и встраивание этой копии в ДНК клетки-хозяина. Именно это необходимо для образования новых вирусных частиц, таков механизм репродукции этих вирусов , но последствия для клетки могут быть самыми различными: полная гибель (как при СПИДе), слияние разных клеток в многоядерный синцитий (при репродукции пенящих вирусов), и наконец — злокачественная трансформация (как при лейкозах и образовании некоторых плотных опухолей у млекопитающих, птиц, рептилий и Т-клеточном лейкозе человека).

Итак, открытая на модели онкогенных РНК-содержащих вирусов обратная транскриптаза оказалась инструментом репродукции целого ряда неонкогенных ретровирусов. И все же это была пока только вирусология, причем вирусология одного только семейства РНК-содержащих вирусов. Однако в последние годы стали появляться данные о том, что обратная транскрипция наблюдается не только при репликации вирусов, но и в незараженных клетках дрожжей, насекомых и млекопитающих.

Как это происходит и что это означает? Речь идет о целом направлении исследований в современной молекулярной генетике, и здесь очень трудно выделить самое существенное, тем более что исследования продолжаются. Но мы попробуем.

Прежде всего необходимо подчеркнуть, что в последние годы были открыты совершенно неизвестные ранее генетические элементы, присутствующие в хромосомах большинства, а по-видимому, вообще всех организмов (во всяком случае, они уже обнаружены у бактерий, дрожжей, растений, насекомых и позвоночных) — так называемые транспозоны . Эти элементы способны изменять свое местоположение в геноме клетки .

По современным представлениям, в связи с открытием транспозонов, геном представляется качественно иным, чем это было не только в эпохи Г. Менделя и Т. Моргана, но и во время открытия двойной спирали ДНК Д. Уотсоном и Ф. Криком. Геном — это не застывший кусочек некоего неизвестного вещества или даже вполне конкретной ДНК, а динамическая структура, чем-то напоминающая атом, имеющий, как известно, не только стабильное ядро, но и целый рой перемещающихся элементов (в частности, электронов) по орбитам вокруг. Именно поэтому академик Г. П. Георгиев справедливо отметил, что "ген постоянен в своем непостоянстве"!